土方量計算方法的分析與比較

許丞　彭正泉　侯青青

（1.贛州贛南測繪院江西贛州　3410002.江西省地礦局贛南地質調查大隊江西贛州　3410003.江西有色地質勘查二隊江西贛州　341000）

土方量計算方法的分析與比較

許丞1彭正泉2侯青青3

（1.贛州贛南測繪院江西贛州3410002.江西省地礦局贛南地質調查大隊江西贛州3410003.江西有色地質勘查二隊江西贛州341000）

南方CASS成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術的數字化測繪數據采集系統，主要包括地形成圖、地籍成圖、工程應用三大領域，其中，工程測量模塊中提供以上四種土方計算的功能，本文探討應用CASS7．0軟件進行土方測量計算的方法和過程，可為日后工程土方測量計算提供借鑒作用。

南方CASS；AutoCAD；土方計算

1　引言

隨著國民經濟建設的發展，各種工程項目不斷增多，工程施工前的土地平整也相應增多。土地平整中常常需要計算土方量，以便控制施工進度，同時作為預算的依據。常見內業計算有方格法、等高線法、斷面法和數字地面模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）法等。不同的計算將產生不同的結果。如何規范土方計算[1]，需要對計算過程進行研究，特別是現在，測量儀器越來越先進，計算機也已經全面普及，各種土方計算軟件更是層出不窮。評價軟件的計算結果，具有現實意義。CASS7.0成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術的數字化測繪數據采集系統，主要包括地形成圖、地籍成圖、工程應用三大領域，其中，工程測量模塊中提供以上四種土方計算的功能，本章探討應用CASS7.0軟件進行土方測量計算的方法和過程，可為日后工程土方測量計算提供借鑒作用。

研究思路：

研究所使用的儀器為2”級全站儀，計算軟件為廣州南方測繪儀器公司研制的地形地籍成圖軟件（CASS7.0）。實驗前，對所用的全站儀進行檢驗，檢驗合格后方用于數據采集。選擇一代表性地形，用全站儀測量其特征點的地面坐標和高程，通過CASS7.0軟件下載至計算機，保存成*.dat數據文件，利用CASS7.0生成數字化地形圖[1]，在數字化地形圖上分別用方格法、等高線法、斷面法和DEM法[1]計算相同面積和設計高程的土方量，并比較不同過程（如采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長的變化）對計算結果的影響。

2　斷面法計算

在計算范圍內，按照CASS7.0格式，生成斷面圖數據格式，仿照道路設計參數，給出設計文件，在工程應用中，選中斷面法計算土方。

3DTM法計算

在工程應用中，選中DTM法計算土方。根據提示，選中數據文件，可算出范圍內填、挖土方量。

4　方格網法計算

用復合線將計算范圍標定，在工程應用下拉菜單中選中方格網法計算土方，根據提示，輸入平整高程，和方格網邊長，即可計算出土方量的大小。

5　等高線法計算

在等高線下拉菜單中，建立DTM，生成等高線。在工程應用中，選中等高線法計算土方。

6　結果與分析

6.1土方量計算結果

將全站儀測量的地面高程數據，分別采用斷面法、DTM法、方格網法、等高線法計算在相同平整面積和高程情況下土方量的大小，結果見表1。

表1　四種計算方法的最或是值和觀測值中誤差

從表1中可以看出，相同的外業測量數據，不同的計算方法，其結果會不同。即使用同一種方法計算，但用不同采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長，其計算結果也不同，采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長越短，計算結果均越大。

6.2結果分析

全站儀測量高程的精度由距離誤差和高程誤差決定，研究結果表明，全站儀采樣位置的平面點位中誤差為mD=±0.02m。土方計算的高程中誤差是數字化地形圖通過的插求點的高程中誤差。一般認為影響數字化地形圖高程的精度的主要因素有：地形類別、內插方法、采樣方式和粗差剔除程度等。

四種計算方法中，采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長不同，其計算結果也不同，測量學認為，對某一量進行多次觀測，觀測值中誤差越小，其離散程度越小則越可靠，所以認為其精度就越高，因此，判別觀測值中誤差的大小可以反映其計算的精度高低。從表4～5可知，以DTM法計算的觀測值中誤差最小，其次是等高線法，斷面法，最后是方格法，說明DTM法的計算結果的離散程度小，精度最高。

相同的外業數據，計算精度的高低主要根高程點的內插有關，DEM法和等高線法采用三角網的插點式計算地面高程，其擬合效果較接近地面高程，所以精度較高，方格法中方格頂點的高程通過按比例計算，受地形復雜因素的影響，其計算精度不高，所以土方計算的精度不高。通過實驗，數字化地形圖上方格頂點的高程中誤差達到mh=±0.35m。斷面法通過提取橫斷面圖計算兩斷面間的土方，相對于方格法計算結果，其計算結果較接近實際土方量，所以其精度較方格法高。

[1]錢業宏.利用數字化地形圖進行土方計算的方法[J].四川測繪，2005（03）.

[2]張婷婷，王鐵良.土方量計算方法研究[J].安徽農業科學，2006（22）.

[3]CASS7.0用戶使用手冊.

TU751

A

1673-0038（2015）48-0128-01

2015-11-14